import javax.management.InstanceNotFoundException;
import javax.swing.*;
import java.util.ArrayDeque;
import java.util.Deque;

public class Sort {


    /**
     * 时间复杂度：O(N^2)
     *     最坏情况下：逆序的  5 4 3 2 1
     *     最好情况下：本身就是有序的  1 2 3 4 5 O(n)
     *              如果数据越有序，直接插入排序越快
     * 空间复杂度：O(1)
     * 稳定性：稳定的排序
     *     本身如果是一个稳定的排序，那么可以实现为不稳定的
     *     但是 如果一个排序 本身就是不稳定，能实现为稳定的排序吗？
     * @param array
     */

    //直接插入排序
    public static void insertSort(int[] array){
        for (int i = 1; i < array.length; i++) {
            int tmp = array[i];
            int j= i-1;
            for (; j >= 0; j--) {
                if (array[j] >tmp){
                    array[j+1] = array[j];
                }else{
                    array[j+1] = tmp;
                    break;
                }
            }
            array[j+1] = tmp;
        }
    }

    /**
     * 不稳定的
     * 时间复杂度：n^1.3  - n^1.5
     * 空间复杂度：O(1)
     * @param array
     */

    //希尔排序
    public static void shellSort(int[] array){
        int gap = array.length;
        while(gap >1){
            gap/=2;
            shell(array,gap);
        }
    }

    public static  void shell(int[] array,int gap){
        for (int i = gap; i < array.length; i++) {
            int tmp = array[i];
            int j = i-gap;
            for (; j >=0; j-=gap) {
                if (array[j] > tmp){
                    array[j+gap] = array[j];
                }else{
                    array[j+gap] = tmp;
                    break;
                }
            }
            array[j+gap] = tmp;
        }
    }


    /**
     * 选择排序：
     * 时间复杂度：O(N^2)
     *        和数据 是否有序无关
     * 空间复杂度：O(1)
     * 稳定性：不稳定的排序
     * @param array
     */
    private static void swap(int[] array,int i,int j){
        int tmp = array[i] ;
        array[i] = array[j];
        array[j] = tmp;
    }

    public static  void selectSort(int[] array){
        for (int i = 0; i < array.length; i++) {
            int minIndex = i;
            for (int j = i+1; j < array.length; j++) {
                if (array[j+1]<minIndex){
                    minIndex = j;
                }
            }
            swap(array,i,minIndex);
        }
    }

    public static void selectSort2(int[] array){
        int left = 0;
        int right = array.length;
        while(left < right){
            int minIndex = left;
            int maxIndex = left;
            for (int i = left+1; i < right; i++) {
                if (array[i] <array[minIndex]){
                    minIndex = i;
                }
                if (array[i] >array[maxIndex]){
                    maxIndex = i;
                }
            }
            swap(array,left,minIndex);

            if (maxIndex == left){
                maxIndex = minIndex;
            }
            swap(array,right,maxIndex);
            left++;
            right--;
        }
    }


    /**
     * 堆排序
     * 时间复杂度：O(n*logN)
     * 空间复杂度：O(1)
     * 稳定性：不稳定
     * @param array
     */
    public static void heapSort(int[] array){
        createHeap(array);
        int end = array.length-1;
        while(end>0){
            swap(array,0,end);
            siftDown(array,0,end);
            end--;
        }
    }

    public static void createHeap(int[] array){
        for (int parent = (array.length-1-1)/2; parent >= 0; parent--) {
            siftDown(array,parent,array.length);
        }
    }

    /**
     *
     * @param array
     * @param parent 每棵子树调整的根节点
     * @param length 每棵子树调整的结束节点
     */
    private static void siftDown(int[] array,int parent,int length){
        int child = 2*parent+1;
        while(child<length){
            if (array[child+1]>array[child]){
                child++;
            }
            if (array[child]>array[parent]){
                swap(array,child,parent);
                parent = child;
                child = 2*parent+1;
            }else{
                break;
            }
        }
    }


    /**
     * 冒泡排序：
     * 时间复杂度：【讨论 没有优化的情况下，也就是 没有下方的boolean元素和-i操作】
     *           O(N^2)
     *           优化以后 可能会达到O(N)
     * 空间复杂度：O(1)
     * 稳定性：稳定的排序
     * @param array
     */
    public static void bubbleSort(int[] array){
        for (int i = 0; i < array.length-1; i++) {
            boolean flg = false;
            for (int j = 0; j < array.length-1; j++) {
                if (array[j]>array[j+1]){
                    swap(array,j,j+1);
                    flg = true;
                }
            }
            if (!flg){
                break;
            }
        }
    }


    /**
     * 时间复杂度：
     *       最坏情况：当数据给定的是1 2 3 4 5 6 7.....有序的情况下 确实是O(n^2)
     *                          9 8 7 6 5 4
     *       最好情况：O(N*logN)
     * 空间复杂度：
     *      最坏情况：O(N)
     *      最好情况：O(logN)
     * 稳定性：
     *      不稳定性
     * @param array
     */
    public static void quickSort(int[] array){
        quick(array,0,array.length-1);
        quickNor(array,0,array.length-1);
    }

    //优化  减少递归次数，当最后剩下的几个数就直接用插入法完成
    public static void quick3(int[] array,int start,int end){
        if (start >end){
            return;
        }
        if (end-start+1 <=10){
            insertSortRange(array,start,end);
            return;
        }
        int midIndex =getMiddleNum(array,start,end);
        swap(array,start,midIndex);

        int polit = partitionHoare(array,start,end);
        quick(array,start,polit-1);
        quick(array,polit+1,end);
    }

    private static void insertSortRange(int[] array, int start, int end) {
        for (int i = start; i <= end; i++) {
            int tmp = array[i];
            int j= i-1;
            for (; j >=start ; j--) {
                if (array[j] >tmp){
                    array[j+1] = array[j];
                }else{
                    array[j+1] = tmp;
                    break;
                }
            }
            array[j+1] = tmp;
        }
    }

    //三数取中法  mid left mid right mid 要判断mid在left和right的哪个位置
    public static void quick2(int[] array,int start,int end){
        if (start >end){
            return;
        }
        int midIndex =getMiddleNum(array,start,end);
        swap(array,start,midIndex);

        int polit = partitionHoare(array,start,end);
        quick(array,start,polit-1);
        quick(array,polit+1,end);
    }
    private static int getMiddleNum(int[] array,int left,int right){
        int mid = (left+right)/2;
        if (array[left]<array[right]){
            if (array[mid]<array[left]){
                return left;
            }else if(array[mid]>array[right]){
                return right;
            }else{
                return mid;
            }
        }else{
            if (array[mid]<array[right]){
                return right;
            }else if(array[mid]>array[left]){
                return left;
            }else{
                return mid;
            }

        }
    }


    public static  void quick(int[] array,int start,int end){
        if (start >end){
            return;
        }
        int polit = partitionHoare(array,start,end);
        quick(array,start,polit-1);
        quick(array,polit+1,end);
    }

    //前后指针法
    public static int partition2(int[] array,int left,int right){
        int prev = left;
        int cur = left+1;
        while(cur <= right){
            if (array[cur]<array[left] && array[++prev] != array[cur]){
                swap(array,cur,prev);
            }
            cur++;
        }
        swap(array,left,prev);
        return prev;
    }

    //挖坑法
    public static int partition(int[] array,int left,int right){
        int tmp = array[left];
        while (left<right){
            while (left<right && array[right]>=tmp){
                right--;
            }
            array[left] = array[right];
            while(left<right && array[left]<= tmp){
                left--;
            }
            array[right] = array[left];
        }
        array[left] = tmp;
        return left;
    }

    //Hoare法
    public static int partitionHoare(int[] array,int left,int right){
        int tmp = array[left];
        int tmpLeft = left;
        while(left<right ){
            while(left<right && array[right]>=tmp){
                right--;
            }
            while(left<right && array[left]<=tmp){
                left++;
            }
            swap(array,left,right);
        }
        swap(array,left,tmpLeft);
        return left;
    }

    //非递归快速排序法
    public static void quickNor(int[] array,int start,int end){
        Deque<Integer> stack = new ArrayDeque<>();
        int polit = partition(array,start,end);
        if (polit> start + 1){
            stack.push(start);
            stack.push(polit-1);
        }
        if (polit < end - 1){
            stack.push(polit+1);
            stack.push(end);
        }
        while(!stack.isEmpty()){
            end = stack.pop();
            start = stack.pop();
            polit = partition(array,start,end);
            if (polit> start + 1){
                stack.push(start);
                stack.push(polit-1);
            }
            if (polit < end - 1){
                stack.push(polit+1);
                stack.push(end);
            }
        }
    }


    /**
     * 归并排序：
     * 时间复杂度：O(N*logN)
     * 空间复杂度：O(N)
     * 稳定性：稳定排序
     * @param array
     */
    public static void mergeSort(int[] array){

    }

    public static void mergeSortTmp(int[] array,int left,int right){

    }

    public static void mergr(int[] array,int left,int mid,int right){

    }


    /**
     * 非递归实现 归并排序
     * @param array
     */
    public static void mergeSortNor(int[] array){

    }



    /**
     * 计数排序：
     * 时间复杂度：O(范围 + n )
     *       范围越大  越慢
     * 空间复杂度：O(范围)
     * 稳定性：
     * @param array
     */
    public static  void countSort(int[] array){

    }

}
